30KW充电机DEMO关键数据测试报告

2019-01-21 10:00:44
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说明

30KW充电机DCDCDEMO板,包括前级PFC和后级DCDC两块DEMO,两块DEMO板能组成一个整机。

关键数据的测试条件是常温环境条件,限于实验条件和实验设备,测试的关键数据包括体积、重量、输入功率因数、THD以及输出的指标。

测试结果

2.1 整体数据

2.1.1 外观体积

经过实测,样机DEMO的体积为:350.5(宽)×400(深,不含把手)×86.2(高)

样机的尺寸满足当时制定的目标。

2.1.2 功率密度

样机的最大输出电流为41.5A,最高输出电压750V,最大输出功率为31000W左右,经计算,功率密度为:42.1W/立方英寸。

目前市场上在售的15KW的模块,功率密度最高为34W/立方英寸左右,因此功率密度相对于15KW来讲提高了23.5%

2.1.3 样机重量

样机的重量是整机重量,经过称重,样机重量为:14.1KG

目前市场上在售的15KW的模块,重量最轻的大约为9.5KG,与两个15KW的功率模块来比,重量减轻了近5KG。对于相同的功率,可以大大减小物流的成本。

2.2 关键指标测试

1:由于没有大功率的交流稳压电源,在测试时,输入电压为市电,基本上是固定的不变的。

2:目前的样机DEMO,后级采用的是模拟控制方式,前级PFC的输出电压不能根据输出电压来调整,因此,后级的最佳工作点是固定的,在输出电压710V的条件下,后级工作在谐振状态。因此只测试输出电压在650V-750V的指标。

2.2.1 测试条件

1、 测试环境:常温实验室环境。

2、 交流输入:市电,输入电压383V左右,电压THD1.8%左右。在输出满载时,输入电压下降到了377V左右。

3、 负载:负载为纯阻性负载。

2.2.2 测试数据

表一:

输入电压383V

输出电压

分流器读数

输出电流

输入功率

PF

THDIA

效率%

650

30.56

20.37333

14022

0.992

9.4

94.44

649.9

36.22

24.14667

16601

0.995

7.8

94.53

649.9

42.13

28.08667

19329

0.996

7.1

94.43

649.7

48.11

32.07333

22099

0.997

6.2

94.29

700.2

29.59

19.72667

14381

0.995

7.6

96.05

696.9

29.34

19.56667

14197

0.996

7.0

96.05

696.9

35.76

23.84667

17319

0.997

6.8

95.94

696.8

42.20

28.1333

20474

0.998

6.4

95.75

696.8

48.64

32.42667

23653

0.999

5.5

95.52

695.9

53.53

35.68667

26038

0.999

4.7

95.37

695.9

57.82

38.54667

28187

0.999

4.0

95.17

730.4

24.07

16.04667

12222

0.991

9.5

95.89

730.3

30.76

20.50667

15619

0.996

8.7

95.88

730.2

35.74

23.82667

18158

0.997

7.0

95.82

730.2

42.49

28.32667

21628

0.998

5.8

95.64

730.2

47.63

31.75333

24287

0.999

4.8

95.47

730.1

52.79

35.19333

26941

0.999

4.5

95.37

730.1

56.14

37.42667

28682

0.999

4.3

95.26

730.1

59.52

39.68

30457

0.999

4.1

95.12

最大输出电流

41.5A

最低输出电压

301.7V

测试结果分析

1:从上述的测试结果来看,整机的效率与设计之前的预估基本上相同,设计之前预估的效率最高点为96.5%,目前测试的最高效率点为96.05%,两者相差了0.45%。满载效率前期预估为95.5%,目前测试的满载效率为95.10%左右,两者相差了0.4%

2:目前的DEMO样机,没有进行优化的设计,主要是后级DCDC的优化设计,包括后级的谐振电感、主变压器的优化设计。从器件的温升测试来分析,目前主变压器的温度较高,谐振电感的温度较低,主变压器的磁芯的温度要高于线包的温度,因此可以增加变压器原副边的匝数,适当减小线径的截面积,估计能够提高0.1%-0.15%的效率。

3:根据温升的测试情况来看,输出整流二极管的温度较高。输出整流是整机损耗最大的部分。目前输出整流采用的是APT30DQ06BG,其导通压降为2.0。输出整流的主电路是四个全桥整流,其中的两个,两两并联,在上下串联,因此,输出整流电路总的导通压降为8V。在输出电压700V时,输出整流部分的损耗吃掉了1.15%的整机效率。

415KW的做法是采用8APT30DQ06BG,组成两个全桥整流并联,在加8300V的快恢复二极管组成两个两个全桥整流后与之串联,因此,总压降为6V左右,在700V时,输出整流部分的损耗为0.86%,与我们目前采用的16APT30DQ06BG相比,输出整流电路的损耗降低了约0.3%。因此,如果改成响应的整流电流,则整机的效率最高点可以达到96.4%96.5%,满载的效率可以达到95.5%左右。与预估基本上是一样。

5:如果将整流电路的器件换成650VSIC器件,其导通压降是1.25V,两个桥式并联后的总压降是5V。在整机的最高效率可以达到近97%